Расчет траверс, работающих на сжатие

Траверсы этого типа обычно применяют для подъема царг большого диаметра (рис. 4). В зависимости от нагрузок и длины траверс стержни их могут иметь различные поперечные сечения: сплошные, представляющие собой единичные швеллеры, двутавры и стальные трубы, или сквозные, состоящие из двух швеллеров или двутавров, связанных планками, а также стальной трубы, усиленной уголками.

Траверсы, работающие на сжатие, требуют проверки на прочность и на устойчивость.

Масса траверсы составляет незначительную долю от массы поднимаемого груза (не более 0,01), поэтому в практических расчетах ею можно пренебречь.

Рис. 4. Траверса, работающая на сжатие

Расчет траверсы производят в следующем порядке:

1. Находят натяжение в каждой канатной подвеске:

S=10·G_о / (2cosα),

где G_о – масса поднимаемого оборудования, т; α– угол наклона тяги к вертикали.

2. По найденному значению S рассчитывают стальной канат.

3. Сжимающее усилие в стержне траверсы с учетом коэффициентов динамичности К_д и перегрузки К_п определяют по формуле:

N=10·G_о tgα К_п К_д/2 .

4. Траверсу рассчитывают на устойчивость как стержень, работающий на сжатие. Для этого в зависимости от величины нагрузки и длины траверсы задаются формой ее поперечного сечения и определяют требуемую площадь:

F_тр=N/(φ m R),

где φ – коэффициент продольного изгиба, значением которого предваритель-

но задаются. Для стержня из швеллера, двутавра или уголка φ = 0,7–0,9; из стальной трубы φ =0,4.

5. Определяют расчетную длину стержня:

l_c = μ·l,

где μ – коэффициент приведения расчетной длины, зависящий от условий закрепления концов стержня и приложения нагрузки (прил. 8).

6. Устанавливают гибкость стержня:

для швеллера или двутавра

λ_х = l_c/r_{х ,}

λ_у = l_c/r_у ;

для стальной трубы

λ = l_c/r .

При этом должно удовлетворяться условие:

max{ λ_х , λ_у }≤ [λ],

где r_х, r_у – радиусы инерции относительно главных осей; [λ] – предельная гибкость (прил. 9).

По наибольшей гибкости, если она не превышает предельную, из

прил. 10 находят коэффициент продольного изгиба φ.

7. Полученное сечение стержня проверяют на устойчивость:

N/(F φ) ≤ mR .

Пример 5. Рассчитать траверсу, работающую на сжатие (см.рис. 4) длиной l=3 м для подъема горизонтального цилиндрического барабана массой G_o=36 т, если α=45⁰.

Решение:

1. Находим натяжение в каждой канатной подвеске:

S=10·G_o/(2cos α)=10·36/(2·0,707)=254,6кН .

2. Определяем разрывное усилие при условии, что для грузового каната с легким режимом работы К_з=5 (см. прил. 1):

R_к=S·К_з=254,6·5=1273 кН .

3. По найденному разрывному усилию подбираем стальной канат типа ЛК-РО (см. прил. 2) с характеристиками:

временное сопротивление разрыву, МПа…………………..1568

разрывное усилие, кН…………………………………………...1290

диаметр каната, мм…………………………………………….50,5

масса 1000 м каната, кг………………………………………...9440

4. Находим сжимающее усилие в траверсе:

N=10G_о·tgα·К_п К_д/2=10·36·1·1,1·1,1/2=217,8 кН .

5. Для изготовления траверсы принимаем стальную трубу.

6. Задавшись коэффициентом продольного изгиба φ=0,4, находим требуемую площадь поперечного сечения трубы:

F_тр=N/(φm 0,1R)=217,8/(0,4·0,85·0,1·210)=30,5 см² .

7. По прил. 7 подбираем стальную трубу диаметром 108×10 мм с площадью 30,8 см² и радиусом инерции r=3,48 см.

8. Находим расчетную длину траверсы, определяя по прил. 8 коэффициент приведения длины μ и считая, что концы траверсы закреплены шарнирно:

l_c=μ·l=1·300=300 см .

9. Определяем гибкость траверсы:

λ=l_c/r=300/3,48=86,2;[λ]=180; λ ≤ [λ].

10. По прил. 10 находим коэффициент продольного изгиба φ=0,714.

11. Полученное сечение траверсы проверяем на устойчивость:

N / (F·φ) mR ;

N / (F·φ)=217,8/ (30,8·0,714)=9,9 кН/см²=99 МПа;

mR=0,85·210=178,5МПа.

Условие выполняется, что свидетельствует об устойчивости расчетного сечения.

1. РАСЧЕТ МОНТАЖНЫХ ШТУЦЕРОВ

Для строповки вертикальных цилиндрических аппаратов при их подъеме и установке на фундамент часто применяются монтажные (ложные) штуцеры. Они представляют собой стальные патрубки различных сечений, привариваемые торцом в виде консоли к корпусу аппарата. Для увеличения жесткости внутри штуцера могут быть вварены ребра из листовой стали. Для устранения трения между стропом и штуцером при наклонах аппарата на штуцер надевается свободный патрубок большего диаметра, а для предохранения стропа от соскальзывания к внешнему торцу штуцера приваривается ограничительный фланец.

Расчет монтажного штуцера проводят следующим образом (рис. 5).

1. Находят усилие, действующее на каждый монтажный штуцер:

N=G_о·К_п·К_д·К_н/2,

где G_о – масса поднимаемого оборудования, т.

2. Определяют величину момента от усилия в стропе, действующего на штуцер:

М=N·l,

где l – расстояние от линии действия усилия N до стенки аппарата.

3. При известном сечении штуцера проверяют его прочность на изгиб. Для упрощения расчета наличие ребер жесткости в штуцере не учитывают:

≤ mR,

где W – момент сопротивления сечения штуцера (определяется по прил. 7).

4. Если необходимо опреде-

лить сечение штуцера, удовлетво- ряющее условиям прочности, то рассчитывают минимальный мо- мент сопротивления его поперечно- го сечения:

W=M/(mR) .

По прил. 7 для стальных труб находят сечение штуцера с моментом сопротивления, ближай- шим большим к расчетному.

Пример 6. Рассчитать монтажные штуцеры для подъема аппарата колонного типа массой G_о=80 т с помощью двух кранов способом скольжения с отрывом от земли без применения балансирной траверсы. Величина l=120 мм (см.рис. 5).

Рис. 5. Расчетная схема монтажного

штуцера

Решение:

1. Находим усилие, действующее на каждый монтажный штуцер при полностью поднятом аппарате:

N=10·G_о·К_п·К_д·К_н/2=10·80·1,1·1,1·1,2/2=580,8 кН.

2. Рассчитываем величину момента, действующего на штуцер:

M=N·l=580,8·12=6969,6 кН·см.

3. Определяем минимальный момент сопротивления поперечного сечения стального патрубка для штуцера:

W_min=M/0,1·mR=6969,6/(0,1·0,85·210)=390,5 см³.

4. По таблице (см.прил. 7) определяем с запасом сечение монтажного штуцера диаметром 273х12мм, имеющего момент сопротивления

W_т=615 см³, W_т>W_min.

7. РАСЧЕТ И ПОДБОР ПОЛИСПАСТОВ

Рис. 6. Расчетная схема полиспаста

Значения коэффициентов полезного действия полиспастовη

7. Суммарную массу полиспаста рассчитывают по формуле:

G_п=G_б+G_к,

где G_б – масса обоих блоков полиспаста (см.прил. 11), G_к=L·g_к/1000; g_к – масса 1000 м каната (прил. 2).

8. Определяют усилие, действующее на канат, закрепляющий неподвижный блок полиспаста:

Р_б=G_о+G_т+G_п+S_{п .}

9. По усилию Р_б рассчитывают канат для крепления неподвижного блока полиспаста (см. раздел «Расчет стальных канатов»).

10. По усилию в сбегающей ветви полиспаста S_п подбирают тяговый механизм – лебедку (см. прил. 12).